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贵州架设世界最大口径射电天文望远镜
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贵州架设世界最大口径射电天文望远镜。
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(Astronomical Telescope)是观测的重要工具可以毫不夸大地说没有的诞生和发展就没有现代随着望远镜在各方面性能的改进和提高也正经历着巨大的飞跃迅速推进着人类对的认识外文名Astronomical Telescope用&&&&途观测天体的重要工具优&&&&势能极大方便寻找和认识天体目标集光能力超强
地面光学观测仍是主要用于绝大多数处于的天体等其从数千度到数万度辐射集中于波段
携带大量天体物理信息的主要集中于可见区
大气在可见区有良好的
有悠久的历史和丰富的经验我们的肉眼就是一台肉眼可以看到220万以外的但是看不见距离地球最近的外恒星4.2光年相信大家已经体会到了吧说一个能看多远是没有意义的只能说看多清伽利略式望远镜
1609年制作了一架口径4.2厘米长约1.2米的望远镜他是用平作为作为这种光学系统称为用这架指向天空得到了一系列的重要发现从此进入了望远镜时代
开普勒式望远镜
1611年天文学家用两片双凸透镜分别作为物镜和目镜使放大倍数有了明显的提高以后人们将这种光学系统称为开普勒式望远镜人们用的还是这两种形式是采用开普勒式
需要指出的是由于当时的采用单个透镜作为存在严重的为了获得好的观测效果需要用非常小的透镜这势必会造成镜身的加长所以在很长的一段时间内天文学家一直在梦想制作更长的望远镜许多尝试均以失败告终
折射式的发展
1757年通过研究玻璃和水的折射和色散建立了消色差透镜的理论基础并用冕牌玻璃和玻璃制造了消色差透镜从此消色差折射望远镜完全取代了长镜身望远镜但是由于技术方面的限制很难铸造较大的火石玻璃在消色差望远镜的初期最多只能磨制出10厘米的透镜
十九世纪末随着制造技术的提高制造较大口径的成为可能随之就出现了一个制造大口径的高潮上现有的8架70厘米以上的折射望远镜有7架是在1885年到1897年期间建成的其中最有代表性的是1897年在美国建成的口径102厘米望远镜和1886年在德国里克天文台建成的口径91厘米望远镜
的优点是长底片比例尺大对镜筒弯曲不敏感最适合于做天体测量方面的工作但是它总是有残余的色差同时对紫外红外波段的辐射吸收很厉害而巨大的光学玻璃浇制也十分困难到1897年叶凯士望远镜建成折射望远镜的发展达到了顶点此后的这一百年中再也没有更大的折射望远镜出现这主要是因为从技术上无法铸造出大块完美无缺的玻璃做透镜并且由于重力使大尺寸透镜的变形会非常明显因而丧失明锐的焦点施密特式折反射望远镜
最早出现于1814年1931年光学家用一块别具一格的接近于平行板的非球面薄透镜作为改正镜与球面反射镜配合制成了可以消除球差和轴外象差的施密特式折反射望远镜这种望远镜光力强视场大象差小适合于拍摄大面积的天区照片尤其是对暗弱星云的拍照效果非常突出施密特望远镜已经成了天文观测的重要工具
马克苏托夫式
1940年马克苏托夫用一个弯月形状透镜作为改正透镜制造出另一种类型的它的两个表面是两个曲率不同的球面相差不大但曲率和厚度都很大它的所有表面均为球面比施密特式望远镜的改正板容易磨制镜筒也比较短但视场比施密特式望远镜小对玻璃的要求也高一些
由于折反射式望远镜能兼顾折射和反射两种望远镜的优点非常适合业余的天文观测和天文摄影并且得到了广大天文爱好者的喜爱望远镜的集光能力随着口径的增大而增强的集光能力越强就能够看到更暗更远的这其实就是能够看到了更早期的天体物理的发展需要更大口径的望远镜
但是随着望远镜口径的增大一系列的技术问题接踵而来的镜头自重达14.5吨可动部分的重量为530吨而5米镜更是重达800吨一方面望远镜的自重过大会使镜头变形相当明显另一方面镜体温度不均也令镜面产生畸变进而影响成像质量从制造方面看传统方法制造望远镜的费用几乎与口径的平方或立方成正比所以制造更大口径的望远镜必须另辟新径
自七十年代以来在望远镜的制造方面发展了许多新技术涉及自动控制和精密机械等领域这些技术使望远镜的制造突破了镜面口径的局限并且降低造价和简化望远镜结构特别是主动光学技术的出现和应用使望远镜的设计思想有了一个飞跃
从八十年代开始国际上掀起了制造新一代大型望远镜的热潮其中南方的VLT美英加合作的GEMINI的SUBARU的主镜采用了薄镜面的KeckIKeckII和HET望远镜的主镜采用了拼接技术
优秀的传统望远镜卡塞格林焦点在最好的工作状态下可以将80%的几何光能集中在0.6″范围内而采用新技术制造的新一代大型望远镜可保持80%的光能集中在0.2″~0.4″甚至更好
下面对几个有代表性的大型望远镜分别作一些介绍KeckIKeckIIKeckI和KeckII分别在1991年和1996年建成这是当前世界上已投入工作的最大口径的因其经费主要由企业家凯克KeckWM捐赠KeckI为9400万美元KeckII为7460万美元而命名这两台完全相同的望远镜都放置在夏威夷的莫纳克亚将它们放在一起是为了做干涉观测
它们的口径都是10米由36块六角镜面拼接组成每块镜面口径均为1.8米而厚度仅为10厘米通过主动光学支撑系统使镜面保持极高的精度焦面设备有三个近红外照相机高分辨率探测器和高色散光谱仪
&像Keck这样的可以让我们沿着时间的长河探寻宇宙的起源Keck更是可以让我们看到宇宙最初诞生的时刻&欧洲南方天文台自1986年开始研制由4台8米口径望远镜组成一台等效口径为16米的VLT)这4台8米望远镜排列在一条直线上它们均为RC光学系统焦比是F/2采用地平装置主镜采用主动光学系统支撑指向精度为1″跟踪精度为0.05″镜筒重量为100吨叉臂重量不到120吨这4台望远镜可以组成一个干涉阵做两两观测也可以单独使用每一台望远镜GEMINI)是以美国为主的一项国际设备其中美国占50%占25%占15%占5%占2.5%占2.5%由天文联盟AURA负责实施它由两个8米望远镜组成一个放在一个放在以进行全天系统观测其主镜采用主动光学控制副镜作倾斜镜快速改正还将通过自适应光学系统使红外区接近衍射极限
该工程于1993年9月开始启动第一台在1998年7月在开光第二台于2000年9月在赛拉帕琼台址开光整个系统预计在2001年验收后正式投入使用这是一台8米口径的光学/(SUBARU)它有三个特点一是镜面薄通过主动光学和获得较高的成象质量二是可实现0.1″的高精度跟踪三是采用圆柱形观测室自动控制通风和过滤器使热湍流的排除达到最佳条件此望远镜采用Serrurier桁架可使主镜框与副镜框在移动中保持平行由日本天文社团所属位于美国夏威夷
大天区多目标望远镜LAMOST　这是已建成的一架有效通光口径为4米焦距为20米视场达20平方度的中星仪式的反射施密特望远镜它的技术特色是
1把主动光学技术应用在反射施密特系统在跟踪运动中作实时球差改正实现大口径和大视场兼备的
2球面主镜和反射镜均采用拼接技术
3多目标光纤可达4000根一般望远镜只有600根的光谱技术将是一个重要突破
LAMOST把普测的星系极限星等推到20.5m比SDSS计划高2等左右实现107个星系的光谱普测把观测目标的数量提高1个量级1932年Jansky.K.G用天线探测到来自中心人马座方向的射电辐射这标志着人类打开了在传统光学波段之外进行观测的第一个窗口
结束后脱颖而出为射电天文学的发展起了关键的作用比如六十年代天文学的四大发现和微波背景辐射都是用射电望远镜观测得到的射电望远镜的每一次长足的进步都会毫无例外地为射电天文学的发展树立一个里程碑
英国于1946年建造了直径为66.5米的固定式抛物面射电望远镜1955年又建成了当时世界上最大的可转动抛物面射电望远镜六十年代美国在阿雷西博镇建造了直径达305米的抛物面射电望远镜它是顺着山坡固定在地表面上的不能转动这是世界上最大的单孔径射电望远镜
1962年Ryle发明了他也因此获得了1974年综合孔径射电望远镜实现了由多个较小天线结构获得相当于大口径单天线所能取得的效果
1967年Broten等人第一次记录到了VLBI干涉条纹
七十年代在玻恩附近建造了100米直径的全向转动抛物面射电望远镜这是世界上最大的可转动单天线射电望远镜
八十年代以来欧洲的VLBI网EVN美国的VLBA阵日本的空间VLBIVSOP相继投入使用这是新一代射电望远镜的代表它们在灵敏度和观测波段上都大大超过了以往的望远镜
中国科学院和乌鲁木齐天文站的两架25米射电望远镜作为正式成员参加了美国的连续观测计划CORE和欧洲的甚长基线干涉网EVN这两个计划分别用于地球自转和高精度天体测量研究CORE和天体物理研究EVN这种由各国射电望远镜联合进行长基线干涉观测的方式起到了任何一个国家单独使用大望远镜都不能达到的效果
另外美国国立四大NARO研制的100米单天线望远镜GBT采用无遮挡偏馈主动光学等设计该天线目前正在安装中2000年有可能投入使用
国际上将联合发展接收面积为1平方公里的低频射电望远镜阵SKA该计划将使低频射电观测的灵敏度约有两个量级的提高有关各国正在进行各种预研究
在增加射电观测波段覆盖方面美国史密松天体物理天文台和中国天文与天体物理研究院正在建造国际上第一个亚干涉阵SMA它由8个6米的天线组成工作频率从190GHz到85z部分设备已经安装美国的毫米波阵MMA和欧洲的大南天阵LAS将合并成为一个新的毫米波阵计划――ALMA这个计划将有64个12米天线组成最长基线达到10公里以上工作频率从70到950GHz放在的Atacama附近如果合并顺利将在2001年开始建造日本方面也在考虑参加该计划的可能性
在提高射电观测的方面新一代的大型设备大多数干涉阵的方案为了进一步提高空间VLBI观测的角分辨率和灵敏度第二代空间VLBI计划――ARISE25米口径已经提出
相信这些设备的建成并投入使用将会使射电天文成为天文学的重要研究手段并会为天文学发展带来难以预料的机会世界最大口径球面射电望远镜建设工程在贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县实现圈梁顺利合龙该望远镜口径为500米占地约30个足球场大小项目日奠基预计2016年9月建成[1]
该望远镜建成后将成为世界上最大口径的射电望远镜远超于德国波恩100米望远镜和美国的Arecibo 300米望远镜将在未来20～30年保持世界一流设备的地位[1]概述
我们知道对有严重的吸收我们在地面上只能进行射电可见光和部分红外波段的观测随着空间技术的发展在大气外进行观测已成为可能所以就有了可以在外观测的Spacetelescope空间观测设备与设备相比有极大的优势以光学望远镜为例望远镜可以接收到宽得多的波段短波甚至可以延伸到100纳米没有大气抖动后可以得到很大的提高空间没有重力仪器就不会因自重而变形前面介绍的紫外望远镜望远镜望远镜以及部分红外望远镜的观测都是在地球大气层外进行的也属于空间望远镜
哈勃空间望远镜
哈勃空间望远镜HST)这是由美国宇航局主持建造的巨型空间天文的第一座也是所有天文观测项目中规模最大投资最多最受到公众注目的一项它筹建于1978年设计历时7年1989年完成并于日由航天飞机运载升空耗资30亿美元但是由于人为原因造成的主镜光学系统的球差不得不在日进行了规模浩大的修复工作成功的修复使HST性能达到甚至超过了设计的目标观测结果表明它的分辨率比地面的大型望远镜高出几十倍
1997年的维修中为HST安装了第二代仪器有空间望远镜成象光谱仪近红外照相机和多目标摄谱仪把HST的观测范围扩展到了近红外并提高了紫外光谱上的效率
1999年12月的维修为HST更换了陀螺仪和新的计算机并安装了第三代仪器――高级普查摄像仪这将提高HST在紫外－光学－近红外的灵敏度和成图的性能
HST对国际天文学界的发展有非常的影响
空间天文望远镜
&下一代大型空间望远镜&NGST和&空间干涉测量飞行任务&SIM是NASA&起源计划&的关键项目用于探索在宇宙最早期形成的第一批和其中NGST是大孔径被动制冷望远镜口径在4～8米之间是HST和SIRTF红外空间望远镜的后续项目它强大的观测能力特别体现在光学近红外和中红外的大视场衍射限成图方面将运行于的SIM采用干涉方案提供毫角秒级精度的的精密绝对定位测量同时由于具有综合成图能力能产生高分辨率的图象所以可以用于实现搜索其它等科学目的
&天体物理的全天球天体测量干涉仪&GAIA将会在对银河系的总体几何结构及其运动学做全面和彻底的普查在此基础上开辟广阔的天体物理研究领域GAIA采用Fizeau干涉方案视场为1°GAIA和SIM的任务在很大程度上是互补的
月基天文台
由于无人的只能依靠事先设计的观测模式自动进行非常被动如果在月球表面上建立月基天文台就能化被动为主动大大提高&阿波罗16号&登月时宇航员在月面上拍摄的照片表明月面是理想的天文观测场所建立月基天文台具有以下优点
1月球上为高度真空状态比空间天文观测设备所处还要低百万倍
2月球为天文望远镜提供了一个稳定坚固和巨大的观测平台在月球上观测只需极简单的跟踪系统
3月震活动只相当于地震活动的10-8这一点对于在月面上建立几十至数百公里的长基线射电光学和红外干涉系统是很有利的
4月球表面上的重力只有表面重力的1/6这会给天文台的建造带来方便另外在地球上所有影响天文观测的因素比如大气折射散射和吸收无线电干扰等在月球上均不存在
美国欧洲和日本都计划在未来的几年内再次登月并在上建立永久居住区可以预料人类在月球上建立永久性基地后建立月基天文台是必然的对于天文和天体物理的科研领域来讲空间观测项目无论从人员规模上还是经费上都是相当可观的如世界上最大的地面光学望远镜象Keck
的建设费用万美元只相当于一颗普通的空间探测卫星的
研制和发射费用并且空间天文观测的难度高仪器的接收面积小
运行寿命短难于维修所以它并不能取代地面天文观测在二十一世
纪空间观测与地面观测将是天文观测相辅相成的两翼我们知道在地球表面有一层浓厚的由于地球大气中各种粒子与天体辐射的相互作用主要是吸收和反射使得大部分波段范围内的天体辐射无法到达地面人们把能到达地面的波段形象地称为&大气窗口&这种&窗口&有三个光学窗口这是最重要的一个窗口在300～700纳米之间包括了可见光波段400～700纳米光学望远镜一直是地面天文观测的主要工具
红外窗口红外波段的在0.7～1000微米之间由于地球大气中不同吸收波长不一致造成红外波段的情况比较复杂对于天文研究常用的有七个红外窗口
射电窗口射电波段是指波长大于1毫米的大气对射电波段也有少量的吸收但在40毫米～30米的范围内大气几乎是完全透明的我们一般把1毫米～30米的范围称为射电窗口
大气对于其它波段比如X射线γ射线等均为不透明的在上天后才实现这些波段的天文观测最早的红外观测可以追溯到十八世纪末但是由于地球大气的吸收和散射造成在地面进行的红外观测只局限于几个近红外窗口要获得更多红外波段的信息就必须进行空间红外观测现代的红外天文观测兴盛于十九世纪六七十年代当时是采用和飞机运载的红外望远镜或进行观测
日由美英荷联合发射了第一颗IRAS其主体是一个口径为57厘米的望远镜主要从事巡天工作IRAS的成功极大地推动了红外天文在各个层次的发展直到现在IRAS的观测源仍然是天文学家研究的热点目标
日由欧洲美国和日本合作的ISO发射升空并进入预定ISO的主体是一个口径为60厘米的R-C式望远镜它的功能和性能均比IRAS有许多提高它携带了四台观测仪器分别实现成象偏振分光光栅分光F－P干涉分光测光等功能与IRAS相比ISO从近红外到远红外更宽的波段范围有更高的更高的灵敏度约为IRAS的100倍以及更多的功能
ISO的实际工作寿命为30个月对目标进行IRAS的观测是这能有的放矢地解决天文学家提出的问题预计在今后的几年中以ISO数据为基础的研究将会成为天文学的热点之一
从到宇宙大尺度红外望远镜与有许多相同或相似之处因此可以对地面的光学望远镜进行一些改装使它能同时也可从事红外观测这样就可以用这些望远镜在月夜或白天进行红外观测更大地发挥观测设备的效率紫外波段是介于X射线和可见光之间的频率范围观测波段为埃紫外观测要放在150公里的高度才能进行以避开和大气的吸收第一次紫外观测是用气球将载上高空以后用了和卫星等空间技术才使紫外观测有了真正的发展
紫外波段的观测在天体物理上有重要的意义是介于X射线和可见光之间的频率范围在历史上紫外和可见光的划分界限在3900埃当时的划分标准是肉眼能否看到现代的观测波段为埃和X射线相接这是因为臭氧层对电磁波的吸收界限在这里
1968年美国发射了OAO-2之后欧洲也发射了TD-1A它们的任务是对天空的作一般性的普查观测被命名为号的OAO-3于1972年发射升空它携带了一架0.8米的紫外望远镜正常运行了9年观测了天体的950～3500埃的紫外谱
1978年发射了国际紫外探测者IUE虽然其望远镜的口径比哥白尼号小但检测灵敏度有了极大的提高IUE的观测数据成为重要的天体物理研究资源
～11日搭载Astro-1天文台作了空间实验室第一次紫外光谱上的天文观测日开始天文台完成了为期16天的紫外天文观测
1992年美国宇航局发射了一颗观测卫星――极远紫外探索卫星EUVE是在极远紫外波段作巡天观测
日FUSE卫星发射升空这是NASA的&起源计划&项目之一其任务是要回答天文学有关宇宙演化的基本问题
紫外天文学是全波段天文学的重要组成部分自哥白尼号升空至今的30年中已经发展了紫外波段的EUV极端紫外FUV远紫外UV紫外等多种探测卫星覆盖了全部紫外波段X射线辐射的波段范围是0.01-10纳米其中波长较短能量较高的称为硬X射线波长较长的称为软X射线天体的X射线是根本无法到达地面的因此只有在六十年代上天后天文学家才获得了重要的观测成果才发展起来早期主要是对太阳的X射线进行观测
1962年6月美国的研究小组第一次发现来自方向的强大X射线源这使非太阳X射线天文学进入了较快的发展阶段七十年代1号2号两颗卫星发射成功首次进行了X射线波段的巡天观测使X射线的观测研究向前迈进了一大步形成对X射线观测的热潮进入八十年代以来各国相继发射卫星对X射线波段进行研究
1987年4月由的火箭将德国英国前苏联及等国家研制的X射线探测器送入太空
1987年日本的X射线探测卫星GINGA发射升空
1989年前苏联发射了一颗高能天体物理实验卫星――GRANAT它载有前苏联法国和等国研制的7台探测仪器主要工作为成象光谱和对爆发现象的观测与监测
1990年6月X射线天文卫星简称ROSAT进入为研究工作取得大批重要的观测资料它已基本完成预定的观测任务
1990年12月&哥伦比亚&号航天飞机将美国的&宽带X射线望远镜&带入太空进行了为期9天的观测
1993年2月日本的&飞鸟&X射线探测卫星由火箭送入轨道
1996年美国发射了&光度探测卫星&XTE
日美国成功发射了高等X射线天体物理设备CHANDRA中的一颗卫星另一颗将在2000年发射
日欧洲共同体宇航局发射了一颗名为XMM的卫星
2000年日本也将发射一颗X射线的观测设备
以上这些项目和计划表明未来几年将会是一个X射线观测和研究的高潮γ射线比硬X射线的波长更短能量更高由于地球大气的吸收γ射线天文观测只能通过高空气球和人造卫星搭载的仪器进行
1991年美国的γ射线空间天文台ComptonGRO或CGRO由航天飞机送入地球轨道它的主要任务是进行γ波段的首次巡天观测同时也对较强的进行高灵敏度高分辨率的成象能谱测量和光变测量取得了许多有重大科学价值的结果
受到康普顿空间天文台成功的鼓舞欧洲和美国的科研机构合作制订了一个新的γ射线望远镜计划－INTEGRAL准备在2001年送入它的上天将为康普顿空间天文台之后的γ射线的进一步发展奠定基础
图注这是位于美国葛理翰山大学国际天文台天文望远镜拍到的第一张宇宙天体图片这是一个距离地球1.02亿光年的螺旋型星系它是目前世界上最大的双目光学天文望远镜倍率x物镜口径直径mm不同类型的望远镜的规格表示方法只有一些细小的差距但都不脱离这个模式下面一一说明
固定倍率的望远镜也是最常见的望远镜的表示方法倍率x物镜口径直径mm比如7x35表示该种望远镜的倍率为7倍物镜口径35毫米10×50表示该种望远镜的倍率为10倍物镜口径为50毫米连续变倍望远镜规格的表示方法连续变倍望远镜是用最低倍率-最高倍率x物镜口径直径mm来表示如8-25x25表示该种望远镜的最低倍率是8倍最高倍率是25倍在8倍和25倍之间可以连续变换口径是25毫米
固定变倍望远镜的表示方法低倍率/高倍率/更高倍率x物镜口径直径mm有时候也用 最低倍率-最高倍率x物镜口径直径mm的表示方法例如15/30*80指倍率为15倍和30倍固定变倍口径为80毫米的望远镜
防水望远镜的表示方法一般在望远镜型号的后面加WPWater proof如8X30WP指倍率为8倍物镜口径为30毫米的防水望远镜
广角望远镜的表示方法一般在望远镜的后面加WA(Wide Angle如7X35WA指倍率为7倍物镜口径35毫米的广角望远镜
一些经销商把前后两数字相乘的积当作望远镜的倍率来哄骗消费者是不道德的更有一些经销商随意扩大两个数字来欺骗消费者我曾经见过一款10x25的标注的规格竟是990x99990天990倍的口径是99990mm的望远镜是什么概念望远镜的倍率一架望远镜的倍率是指望远镜拉近的能力如使用一具7倍的望远镜来观察物体观察到的700米远的物体的效果和肉眼观察到的100米远的物体的效果是相似的当然由于环境的影响效果要差一些很多人总认为倍率越好一些经销商和厂家也以虚假的高倍来吸引欺骗消费者市场上有些望远镜比如说口径80mm焦距900mm竟然标为990倍实际上一架望远镜的合理倍率是与望远镜的口径和观测方式相关的口径大的倍数可以适当高些带支架的的可以比手持的高些倍率越大稳定性也就越差观察视场就越小越暗其带来的抖动也大增加呼吸的气流和空气的波动对其影响也就越大手持观测的7-10倍之间是最合适的最好不要超过12倍如果望远镜的倍率超过12倍那么手持观察将会很不方便世界各国军用的望远镜也大多以6-10倍为主如中国的主要是7倍和8倍的这是因为清晰稳定的成像是非常重要的视场Field of view是指在一定的距离内观察到的范围的大小视场越大观测的范围就越宽广越舒适视场一般用千米处视界可观测的宽度和换算成角度angle of view来表示常见的有三种表示方法一是直接用角度如angle of view:9°二是千米处的可视范围如Field of view:158m/1000m三是千码处英尺实际上和第二种差不多如Field of vies:288ft/1000y.一般来讲口径越大倍率越低视场就越大但目镜组的设计也很关键出瞳直径就是影像通过望远镜后在目镜上形成的光斑大小出瞳直径可以用下面公式得出口径/倍率=出瞳直径由此可以看出物镜越大倍数越低出瞳直径就越大从理论上讲出瞳直径越大所观测到的景物就越明亮有利于暗弱光线下的观测因此在选购望远镜时应尽量选择出瞳直径大些的那么是否越大越好呢也不是因为我们正常使用望远镜时大都在白天这时人眼的瞳孔很小只有2-3毫米左右这时如果使用出瞳直径大的如4毫米以上的则大部分有用光线并不被人眼吸收反而浪费人眼只有在黄昏或黑暗时瞳孔才能达到7毫米左右因此一般情况下使用选择出瞳直径不低于3毫米的就可以了所以出瞳直径又称为黄昏因数如果你注意观察的话你会发现望远镜的物镜镜外会有不同的颜色红色的蓝色的还有绿色的黄色的紫色的等等这就是平常所说的那么镜片镀膜有什么作用呢镜片的作用是为了防止光线在镜片上面反射的漫射光造成的薄雾般的白茫茫现象养活反光使透光率增加增加色彩的对比度鲜明度提高观测效果一般层越多越深越厚的观赏效果越好亮度越高镀膜的颜色需根据光学材料及设计要求而定镀膜越淡反光越小越好平常使用最多的蓝膜和红膜蓝膜是一种传统的镀膜红膜是从上个世纪上半期出现的很多人认为红膜比蓝膜好市场上有很多反光很强亮闪闪的红膜望远镜一些经销商把这种镀膜称为红外线次红外线红宝石镀膜等等最后会告诉你这是全天候的能在夜间观察的红外线请广大镜友千万不要上当真正的红外线是光电管成像与望远镜结构和原理完全不同白天不能使用需要电源才能观察其实当光线穿透玻璃时将无可避免的造成一些反射而降低亮度镀红膜后因为反射严重亮度降低更多这类望远镜正常是在雪地上阳光强烈照耀刺眼时降低亮度所使用在正常情况下使用蓝膜是比较好绿色就更优秀的好多名牌和镜头都是采用镀蓝膜就是这个道理DCFUCFPCF是人们对望远镜型号的习惯称呼DCF是指采用别汉棱镜的直筒式望远镜UCF是指采用棱镜的小型望远镜也就是常说的小保罗采用棱镜倒置式结构PCF是指采用保罗棱镜的大型望远镜也就是常说的大保罗天文望远镜上一般有两只镜筒大的是主镜是观测目标所用的小的叫是寻找目标所用的也叫瞄准镜当我们每次把望远镜从箱中取出安装或者大幅度移动时都要重新调节两个镜的光轴平行以便为观测时创造方便的环境首先我们来说一下简单的操作方法1主镜由最前面的镜片组调焦系统和末端的镜组组成在镜筒上会标注主镜的焦距以F表示F600就是主镜的焦距是600毫米主镜上会标注主镜的口径80mm说明口径是80毫米请注意是决定望远镜性能的第一标准口径越大越好目镜是单独的个体是决定放大倍率的物品目镜上都会有F值这是目镜的焦距用主镜的F值除以当前使用的目镜的F值就是当前的放大倍率记住放大倍率是标准6厘米口径的望远镜的极限放大倍率是120倍左右8厘米的倍率最大160倍左右超过这个范围就会看不清楚物体所以市面上放大几百倍的望远镜都是水货也不可能放大到那个倍率大家不要相信另外天文望远镜的视野不会像双筒望远镜那么宽广如果想看的面积广一点可以选购F值大的目镜如20mm,25mm,40mm反之看到的范围就会缩小如8mm,12mm,4mm一般的家用天文望远镜所配备的目镜视野为1度两个满月直径就是说你的视场里能放进去两个满月调焦系统是调节清晰度的设备
2是一件重要的附件特别对新手而言因为它的作用是寻找目标那么为什么它能够寻找目标呢这是相对而言的上面我们说过一般的望远镜视野为1度而寻星镜则可以达到6-10度所以大视场的寻星镜比主镜更容易寻找目标我们从寻星镜的目镜看能够看见视野中有一个十字丝这就是定位的装置怎么使用下面会讲到寻星镜还有一个装备就是有三个螺丝这是为了调节寻星镜的指向所用下面会讲到
3手控器极大方便了我们认识和寻找星体输入当地的经纬度让望远镜镜筒指北并水平然后找一星二星或者多星定位后可以根据内置星体名称寻找恒星行星星云星团星座等并且找到星体后能跟着星体移动如果望远镜带有赤道仪则必须调节望远镜赤经和赤纬轴平衡具体步骤省略
1调节主镜和寻星镜的光轴平行
将望远镜安装完毕后首先我们选一处比较大的建筑目标如烟囱空调室外机等不要管寻星镜先选择望远镜配备的最大F值的目镜安装到主镜上一般为20mm或者8mm用主镜慢慢找准所看物体这里用一个空调室外机上的标志做例子我们选择大物体是为了让主镜能够很容易的找到大的物体很好找我们调节焦距系统使影像清晰起来并让影像处于主镜事业中心找到后把脚架全部锁紧注意仔细的观察主镜里的影像在脑子中把主镜视野画个十字平均看看中心点是影像的什么部分
主镜已经把影像定下下面来调节转动寻星镜上的三个螺丝慢
慢的调节把刚才在主镜中心的影像尽量的调节到寻星镜十字丝的中心一定要耐心这可能是最心急的时候这里要注意有时候我们确实把影像调到了中心但是观察三个螺丝有可能其中一个没有顶在寻星镜上这说明这个调节不成功只是碰巧而已所以一定要观察三个螺丝要顶到镜筒上哪怕是只碰到一点这也为以后移动镜子不会影响寻星镜当把影像调节到中心光轴的调节工作大功告成
3以上两个环节的目的是为了让两只镜筒光轴平行而不是观察某个体一定要搞明白
4好了两只镜的光轴平行了我们就可以观测所有的物体具体操作如下
松开刚才锁死的脚架慢慢的移动到观测物体的大致方位要轻否则寻星镜可能会晃动前面的工作就白费了移动到大致位置后首先通过寻星镜内观察瞄准把要观察的物体放到寻星镜的十字中间是转动脚架而不是寻星镜到了中心后观察主镜你就会发现被观测物体老老实实地出现在主镜的视场中了调节焦距就会变清楚这就是因为光轴平行的原因如果你看不见还是说明光轴没调节好或者移动的时候不小心动了只能耐心的调节了1 折射式使用方便视野较大星像明亮但有色差会降低分辨率使用和维护比较方便
2 反射式无色差但彗差和像散较大使得视野边缘像质变差常用的有牛顿式反射镜光学系统简单同样的价格能买到的反射镜口径最大获得最强的集光力但是由于需要调节光轴对于初级天文爱好者使用较为困难主镜筒开放与外界空气接触气流干扰观测而且容易腐蚀主反射镜的镀膜
3 折反射式(马卡)综合了折射镜和反射镜的优点视野大像质好镜筒短携带方便有施密特-卡塞格林式和马克苏托夫-卡塞格林2种但是由于副反射镜挡住了部分入射光线影响进光1 口径物镜的有效口径在理论上决定望远镜的性能口径越大聚光本领越强分辨率越高可用放大倍数越大
2 集光力聚光本领望远镜接收光量与肉眼接收光量的比值人的瞳孔在完全开放时直径约7mm70mm口径的望远镜集光力是70/7=10倍
3 分辨率望远镜分辨影像细节的能力分辨率主要和口径有关
4 放大倍数物镜焦距与目镜焦距的比值如开拓者60/700天文望远镜使用H10mm目镜放大倍数=物镜焦距700mm/目镜焦距10mm=70倍放大倍数变大看到的影像也越大
放大倍数不是越大越好最大可用放大倍数一般不大于口径毫米数的1.5倍超过最大有效放大倍数后影像变大清晰度却不会再增加
5 焦比物镜焦距长度与口径的比值相当于相机镜头上的光圈如果口径不变物镜焦距越长焦比越大容易得到越高的倍率物镜焦距越短焦比越小不容易得到较高的倍率但影像更亮视野更大
*短焦距镜小焦比焦比&=6适合观测星云寻找彗星
*长焦距镜大焦比焦比&15适合观测月亮和行星
*中焦距镜中焦比 6&焦比&=15适合观测双星聚星变星和星团
更可以两头兼顾很适合初学者
6 视场望远镜成像的天空区域在观测者眼中所张的角度也称视场角放大倍数越大视场越小
7是望远镜所能观测到最暗的星等主要和口径焦比有关正常视力的人在黑暗空气透明的场合最暗可看到6等星而70mm口径望远镜的集光力是肉眼的100倍能看到比6等星再暗五个星等的11等星1 地平式结构和使用简单调节精度低不能跟踪天体适合初学者
2式在观测时用来抵消地球自转跟踪天体运行结构和使用复
杂调节精度高赤道仪有手动和电动手动跟踪赤道仪适合专门的天文观测
高档电动跟踪赤道仪多用于专门的天文跟踪摄影和观测研究
3经纬式它在赤道仪的基础上更进了一步通过手控器控制精密马达来寻
找天体目标找到目标后能自动跟踪爱好者经常用来天文跟踪摄影和观测研究
国际几大品牌都是我国国内代工
初学者熟悉地平式支架后可以选择手动赤道仪初次使用也许会觉得调整复杂但熟悉后观测星空会轻松很多业余爱好者学习天文摄影时也常使用电动跟踪赤道仪电导但价格较贵白天可用望远镜观测远处的大楼将大楼的轮廓线移到视野的1/4处如果轮廓线上橙黄色或蓝紫色特别明显或轮廓线弯曲得特别厉害光学质量就很差再观看远处的树叶一般60mm口径的望远镜能看清40米远处的树叶叶筋看不清说明光学质量很差博冠开拓者60/700 可以看清60米远的梧桐树叶筋晚上观测星星时如果看到星星带很明显的颜色或是视野边缘的星星拖着尾巴其长度达到星星大小的2倍说明光学质量很差不适合天文观测
*选择31.7mm1.25英寸大目镜接口才能获得更好的光学质量1望远镜是一分价钱一分货绝对不能贪图便宜买地摊货和小作坊厂家的产品国内的一些知名望远镜品牌如星林MIDE,博冠爱牧夫天狼晶华等的质量和信誉较好有正规的销售点可以现场自己挑选对于100mm以下的望远镜国内品牌的望远镜性价比相当不错了
2根据个人的经济能力尽量选择口径大的望远镜
对于初学者入门一般的观星可选用7X50携带方便条件较好的建议选60mm70mm80mm口径折射镜
首先是携带使用及维护方便可以经常带出观测100mm以上相对来说过重携带很不容易观看东西的多少取决于观测的次数而不是望远镜的口径
其次即使在光害严重的城市也能观看月面和木星土星等明亮天体
另外价格低廉以后购买更大更好的望远镜时还可升级作为充分利用
3天文望远镜品牌众多也各有优缺点但这些都是我们所能承受的或不影响入门学习观测的记住一点十全十美的镜子不存在选择适合自己的最重要你花一年的时间选择买什么样的镜子这样你就比别人少了一年观测学习的时间对于镜子本身的使用和认识也落后了我的意思是说听别人说的再多也比不上自己拿着镜看来的实惠1绝对不能直接用望远镜观看太阳观看太阳必须通过投影法或有专门滤光措施否则会烧坏视网膜而且会对主镜造成一定损害
2不要把望远镜当做玩具望远镜是精密要细心使用和维护
3不要认为用望远镜什么都能看到通过望远镜确实能观看到不能分辨的天体和天体上的细节但观看效果越好价格也越高没有十全十美的望远镜选择适合自己的最重要
4对于每一台望远镜都有它合适的放大倍数超过这个倍数并不能增强分辨能力反而会使物体变得很暗难以看清60mm～80mm口径的望远镜合适的放大倍数应小于100倍200倍的放大倍率几乎什么都看不到
5如果无法在夜空中识别五个以上的星座就不要着急使用望远镜因为无法寻找可观测的星星就只能看月亮
6天文望远镜通常也可以观看风景或动植物可以很容易得到比双筒望远镜更高的放大倍率不过使用倍率应在100倍以下20-50倍最合适
透过天文望远镜看地上的或月亮物体好像变的好近了同时也可以看见月亮表面许许多多的坑洞 这是因为望远镜有放大的功能
望远镜的倍率是如何计算的呢?倍率是由物镜的焦距除以目镜的
目镜的焦距
在倍率的计算中通常物镜的焦距是固定的 而变换不同的就可以使用多种不同的倍率观测星星季节放大倍率越大 看到的就越小
望远镜的另外一个重要的性能是集光力是表示望远镜收集光线的能力能力的大小是由天文望远镜的大小来决定 口俓越大集光能力就越强 可以看到更暗的星星
分辨率是刚好能把两个点区分开的最短距离望远镜的分辨率大小以极限分辨角来表征分辨角越小分辨率越好根据物理光学理论入瞳为D的理想光学系统的极限分辨角为φ=1.22λ/D所以望远镜的入瞳直径一般是物镜口径越大分辨力越好除了考虑望远镜本身的极限分辨角外还要注意人眼了极限分辨角约1度的限制望远镜的角放大率要足够大防止人眼限制了其分辨力
4 极限星等
星等越大代表星星越暗 一台天文望远镜能看到多暗的星星是有一定的限制所以每台天文望远镜 都有这大自然一台望远镜的譬如说一台望远镜只能看到13等的星星 它就看不到15等的星星
物镜直径越大就能看到更暗的小直径的物镜适合观测对于不同的星体需采用不同的天文望远镜
6 . 出瞳直径
望远镜的出瞳直径要与人眼的眼瞳匹配人的眼瞳能在2mm至8mm的范围内变化在晴朗的白天人的眼瞳为2mm出瞳直径D&#39;=D/Γ+1其中Γ为视觉放大率D为入瞳直径物镜口径一味地提高放大率出瞳直径减小像面晃动明显小过眼瞳时视野反而会变暗主镜筒
主镜筒是观测星星的主要部件
主镜筒通常都以数十倍以上的倍率观测星体在找星星时如果使用数十倍来找 因为视野小上海天文台要用主镜筒将星星找出来 可没那麼简单因此我们就使用一支只有放大数倍的小望远镜 利用它具有较大视野的功能先将要观测的星星位置找出来 如此就可以在主镜筒以中低倍率直接观测到该星星
如果一部天文望远镜缺少了目镜 就没有办法看星星目镜的功用在於放大之用通常一部望远镜都要配备低中和高倍率奇观三种目镜
赤道仪是一种可以跟踪星星 长时间观测星星的装置赤道仪有许多种形式我们经常看到的是式的赤道仪.赤道仪分成赤经轴和赤纬轴 其中重要的是赤经轴在使用上必须先将赤经轴轴心对准天球北极点 当找到星星之后开启追踪马达 锁住离合器即可追踪星星为了方便赤经轴对准北极星在赤经轴中心装置了一支小望远镜叫做极轴望远镜在赤经和赤纬轴上 有大和小微调它们的功用是在於找辅助找星星之用
经纬台马达可以驱动赤经轴寻找并以跟地球自转相同的角速度逆向转动跟踪星星 将星体长时间保持在视野中观测此外也可以利用较快的速度寻找欲观测的星星以及增减速上海气象来做的功能赤纬追踪马达的功用是当观测中的星体偏离视野中心寻找星体和天文摄影时 做调整及修正之用一般应有赤经马达若需要长时间的摄天文影 就同时需要赤经和赤纬马达
三脚架台和脚架
三脚架台是承接赤道仪和镜筒以连接脚架用的 脚架是承载望远镜和赤道仪并且做为一种使用的支柱小型赤道冰河时代3仪通常使用三脚架 较重的赤道仪则为单柱脚
控制盒和电源
赤道仪要能运转 就必须要使用电源驱动追踪马达工作一般可携带型式的赤梅雨歌道仪 都要购置乾电池或蓄电池适合野外山区的使用赤道仪的控制盒设计有许多种功能 如此才能观测星体寻找星体和从事天文摄影等的需求
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